發布者:本網記者Kevin | 來源:CSPPLAZA光熱發電網 | 0評論 | 6592查看 | 2015-08-10 14:36:00
CSPPLAZA光熱發電網訊:8月6日至7日,2015年太陽能海水淡化專題研討會在北京理工大學順利召開。本次研討會的主題為 “如何利用太陽能進行海水淡化處理”,來自北京理工大學、遼寧理工大學、浙江大學、中國科學技術大學、上海交通大學、中科院電工所等科研院所的專家及上海電氣集團股份有限公司、廣西柳州理工尚迪太陽能科技公司(簡稱柳州尚迪)等企業代表近50人參加了本次研討會。
當前,全世界約1/3的人口面臨缺水困境,而全球水儲量的97%為海水和苦咸水,淡水資源短缺問題是大多數國家不得不面對的一個現實。為了解決這一問題,各國都在加大海水淡化的開發力度,全球現在每天的海水淡化產量為6.3×107噸,但由于海水淡化是高耗能產業,同時也產生耗電3.78×109度,增加CO2排放400萬噸,帶來了能耗及環境問題。

圖(tu):鄭宏飛在做海水淡化主題演講
利(li)用太陽能(neng)進(jin)行(xing)海(hai)(hai)水(shui)(shui)淡(dan)(dan)化則可(ke)以(yi)很(hen)好(hao)地解(jie)決上述問題,北(bei)京(jing)理工大(da)(da)學教(jiao)授(shou)鄭(zheng)宏飛表示,“我國(guo)(guo)沿(yan)海(hai)(hai)地區如天津、大(da)(da)連、青島、浙江(jiang)等地都相(xiang)繼建(jian)設(she)了一批海(hai)(hai)水(shui)(shui)淡(dan)(dan)化項(xiang)目。到(dao)(dao)(dao)2013年(nian)初,我國(guo)(guo)已(yi)建(jian)成海(hai)(hai)水(shui)(shui)淡(dan)(dan)化裝置430套(tao),日(ri)產淡(dan)(dan)水(shui)(shui)量158萬(wan)(wan)t。目前我國(guo)(guo)在建(jian)和(he)待建(jian)的(de)海(hai)(hai)水(shui)(shui)淡(dan)(dan)化工程有30項(xiang)之多,其中有1/3的(de)工程淡(dan)(dan)化規模達(da)到(dao)(dao)(dao)了10萬(wan)(wan)t/d以(yi)上。全部建(jian)成后(hou),我國(guo)(guo)海(hai)(hai)水(shui)(shui)淡(dan)(dan)化規模將會達(da)到(dao)(dao)(dao)195.8萬(wan)(wan)t/d。然(ran)而,由(you)于國(guo)(guo)內相(xiang)對落(luo)后(hou)的(de)太陽能(neng)利(li)用技術,以(yi)太陽能(neng)作為能(neng)源(yuan),尤其使用聚光集(ji)熱方法(fa)的(de)太陽能(neng)海(hai)(hai)水(shui)(shui)淡(dan)(dan)化系統較少應用,需加大(da)(da)研究力(li)度。”
鄭(zheng)宏(hong)飛認為采用太陽能集(ji)熱器和淡化器分離(li)方式的傳統太陽能熱法海水淡化技術(shu)存在各種(zhong)不(bu)適合(he)大規(gui)模(mo)開發的缺陷,已經不(bu)能滿(man)足(zu)市場的需求,為此他提出了(le)一種新型的(de)太陽(yang)能海(hai)(hai)(hai)水(shui)(shui)淡化解決方案(an)(an)“聚光直接(jie)加熱(re)(re)式(shi)”,使用這種技術,無(wu)需冗長(chang)管(guan)(guan)路(lu),減(jian)少了(le)管(guan)(guan)路(lu)投資與熱(re)(re)損失(shi),利用強光直接(jie)蒸發(fa)海(hai)(hai)(hai)水(shui)(shui),省略了(le)換熱(re)(re)器,減(jian)少了(le)傳(chuan)熱(re)(re)環節,提高(gao)了(le)聚熱(re)(re)效率,徹(che)底解決高(gao)溫加熱(re)(re)海(hai)(hai)(hai)水(shui)(shui)的(de)結垢問題(ti),末端海(hai)(hai)(hai)水(shui)(shui)處理裝置采(cai)用傳(chuan)統的(de)海(hai)(hai)(hai)水(shui)(shui)淡化系統,技術成熟(shu),效率高(gao),同(tong)時可以大規模(mo)化。鄭宏飛(fei)據此提出了(le)不同(tong)的(de)具體(ti)設計方案(an)(an)。
大連理工大學教授郭亞麗則針對低溫多效蒸發海水淡化技術以及新能源海水淡化技術和與會專家進行了研討。她指出,未形成過程參數的準確關聯及完整設計方法導致工程建設中出現重大失誤,設備設計存在極大偏差,內部損失過大。這是我國低溫多效海水淡化技術存在的主要技術問題。同時郭亞麗認為國內對新能源海水淡化技術的研發應用仍處于示范階段。
此間,中科院電工所副研究員原郭豐還向參會人員分享了其在太陽能海水淡化中熱質傳遞與系統集成兩個研究方向的研究成果和最新進展。首先是太陽能加濕除濕技術,原郭豐認為這種技術適合對淡水需求量小的系統,該技術以流動的空氣作為水蒸汽的載體,空氣在加濕器中被汽化的海水增濕,攜帶一定量的水蒸汽后進入冷凝器中除濕,冷凝得到淡水。另一個研究方向是太陽能MED電水聯產,適合需求量大的內陸地區,內陸具有光照條件好,苦咸水資源豐富的優勢。利用光熱發電站的余溫來淡化當地的苦咸水,既解決了當地的淡水緊缺問題,又有效利用了電站的余熱,全面提升了CSP系統的能量效率,提高了電站的經濟性。
另外,來自上海交通大學、中國礦業大學和解放軍后勤工程學院等多個科研院所的研究人員也發表了海水淡化相關的主題演講,并與參會人員進行了分享和深入的溝通交流。
7日(ri)下午,參(can)會人員(yuan)一起參(can)觀了由鄭宏(hong)飛和柳(liu)州尚迪趙(zhao)勇等共同設(she)計制造的圓柱面(mian)線聚(ju)焦(jiao)菲涅耳透鏡式太陽能(neng)聚(ju)光(guang)集熱海水淡化系統樣機。

圖:與會人員參觀海水淡化示范裝置
據柳州尚迪趙(zhao)勇介紹(shao),該(gai)菲涅(nie)耳(er)透(tou)射(she)式(shi)聚(ju)光(guang)鏡(jing)是基于光(guang)的(de)折射(she)原理設計而(er)成(cheng),透(tou)鏡(jing)由一系列(lie)楔形(xing)聚(ju)光(guang)單元組合而(er)成(cheng),當光(guang)線(xian)透(tou)過聚(ju)光(guang)器時,由于其各部分的(de)材料(liao)厚度不同,入射(she)光(guang)線(xian)的(de)折射(she)光(guang)線(xian)匯聚(ju)到(dao)真空管接(jie)收器上,從而(er)加熱(re)管道中的(de)海(hai)水。
圖:采用菲涅爾透鏡原理制作的折射式菲涅爾太陽能中溫系統(柳州尚迪供圖)
據了解,與槽式拋物面反射式聚光結構相比,上述菲涅爾透鏡式聚光集熱系統具有以下技術優勢與先進性:
1、弧形透鏡依據光學最優透射原理設 計,其光學效率高于同等聚光要求的任意透鏡;
2、此菲聶耳透鏡的厚度嚴格限制在限定尺寸內,其最大厚度不至于增加材料對光線的吸收,最小厚度保證透鏡結構的強度;
3、透鏡在國內首次實現工業化生產(注塑成型),價格低廉。
4、聚光器在上,接收器在下,在結構上依轉矩平衡法設計,圍繞系統的重心旋轉,其驅動力矩最小,使設備耗能少。
5、使用菲聶耳透鏡的集熱系統對光線跟蹤的精度要求低,因為它有二次聚光器。
6、透鏡半弧形的結構抗風雨、不易積灰。
7、框架式結構安裝簡便,設備完全實現自動化控制,使用及維護簡單,工作性能可靠。
經過測試,該系統可以達到以下參數:聚光(guang)比:25,平均光學效率>85﹪,跟蹤(zong)精(jing)度:±0.5°,單元系統集(ji)熱面積:20.0㎡,集熱(re)單元(yuan)尺寸:700x4400mm,集熱溫度>200℃,集熱效率:在150℃時,效率大于50% 。
根據以上參數,菲涅爾透射式聚光鏡可以適用于包括海水淡化、化工、農作物烘干等多個光熱中高溫應用領域。